[發(fā)明專利]一種鉈污染深度固化劑及其制備方法與應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110203995A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉耀馳;王楊;鐘楚彬;賴學(xué)明;王程程;周小惠
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南中土環(huán)保技術(shù)研究院;中南大學(xué)
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/72;C02F1/42;C02F101/20
• 代理公司: 長沙朕揚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 毛志杰

本發(fā)明提供了一種鉈污染深度固化劑及其制備方法與應(yīng)用。該鉈污染深度固化劑的制備方法包括以下步驟：(1)將硅鋁礦物、鈣鎂輔助劑和助熔劑混合均勻，進(jìn)行焙燒后得到活性硅酸鋁鹽材料；(2)向活性硅酸鋁鹽材料中加入水和氧化劑，混合均勻，將得到的料漿進(jìn)行干燥、粉碎，得到鉈污染深度固化劑。將由該方法制得的鉈污染深度固化劑應(yīng)用于鉈污染的治理中，鉈污染深度固化劑能與鉈及鉈的化合物發(fā)生穩(wěn)定的結(jié)合，形成難溶物質(zhì)，達(dá)到高效、長久、穩(wěn)定地固化污染源鉈的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于重金屬處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉈污染深度固化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

鉈(Tl)，是元素周期表中第6周期ⅢA族元素之一，在地殼中屬稀散元素，平均含量約為1mg/kg。鉈單質(zhì)為略帶藍(lán)色的銀白色柔軟金屬，不溶于水和堿溶液，易溶于酸溶液。鉈是一種伴生元素，幾乎不單獨成礦，世界上唯一的獨立鉈礦在中國貴州省興仁縣，主要成分是紅鉈，其它大多以分散狀態(tài)同晶形雜質(zhì)存在于鉛、鋅、鐵、銅等金屬的硫礦中，常用這些金屬冶煉的副產(chǎn)品來回收和提取。

鉈對人體的毒性超過了鉛和汞，近似于砷。鉈是人體非必需微量元素，可以通過飲水、食物、呼吸而進(jìn)入人體并富集起來，鉈的化合物具有誘變性、致癌性和致畸性，可誘導(dǎo)食道癌、肝癌、大腸癌等多種疾病發(fā)生，使人類健康受到極大的威脅。鉈還可以與細(xì)胞膜表面的Na-K-ATP(三磷酸腺苷)酶競爭結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，與線粒體表面含巰基團(tuán)結(jié)合，抑制其氧化磷酸化過程，干擾含硫氨基酸代謝，抑制細(xì)胞有絲分裂和毛囊角質(zhì)層生長。同時，鉈可與維生素B2及維生素B2輔助酶作用，破壞鈣在人體內(nèi)的平衡。

近年來，由于發(fā)生了多起有關(guān)鉈中毒的事件，促使國家環(huán)境保護(hù)總局將鉈列入環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單，并在《無機化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31573-2015)中規(guī)定鉈廢水排放標(biāo)準(zhǔn)限值為5μg/L。

目前通常采用離子交換法、萃取法、自然蒸發(fā)法和化學(xué)沉淀法等除鉈工藝處理鉈污染廢水，但這些處理工藝均存在流程繁瑣、處理效率低、處理成本高等問題，且均難以將廢水中鉈元素處理至安全排放標(biāo)準(zhǔn)以下，外排廢水中鉈元素仍嚴(yán)重超標(biāo)，造成地表水河流斷面的鉈污染問題嚴(yán)重，已經(jīng)對飲用水衛(wèi)生安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。且化學(xué)沉淀法主要為先通過加堿調(diào)節(jié)pH值，再利用氧化劑(如高錳酸鹽、液氯、高鐵酸鹽、雙氧水等)將一價鉈氧化成三價鉈，然后通過吸附、沉淀、過濾進(jìn)行去除；這種工藝雖然能在一定程度上降低廢水中鉈元素的含量，但運用該工藝進(jìn)行處理時需投加大量堿調(diào)節(jié)pH值，以及投加大量絮凝劑進(jìn)行吸附，藥劑消耗量大，處理成本高，且液體氧化劑易泄露，使用操作起來不方便，總體來說不利于推廣使用。

因此，亟需研究開發(fā)新型的深度除鉈劑，在快速去除廢水中鉈的同時，又能達(dá)到國家規(guī)定的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，且可避免二次污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種鉈污染深度固化劑，該鉈污染深度固化劑能夠與溶液中Tl或者其它形式的鉈化合物進(jìn)行離子吸附或交換，與鉈元素穩(wěn)定結(jié)合形成難溶物沉淀，同時還提供該鉈污染深度固化劑的制備方法及應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種鉈污染深度固化劑，所述鉈污染深度固化劑中以枸溶性SiO₂計的有效硅的含量≥20wt％，以CaO和MgO計的鈣鎂合量≥30wt％，以Fe₂O₃和MnO₂計的鐵錳合量為1.8～5.5wt％，以Al₂O₃計的氧化鋁含量≥6.4wt％，CEC容量≥54cmol/kg，pH值為9～11，堿性條件下對鉈的飽和吸附量≥1g/kg。

作為一個總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種如上述的鉈污染深度固化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硅鋁礦物、鈣鎂輔助劑和助熔劑混合均勻，進(jìn)行焙燒后得到活性硅酸鋁鹽材料；